计算机组成原理-第23-24讲(第7章)+课件.ppt

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1、第七章I/O设备与辅助存储器7.1I/O设备概述7.2简单I/O设备7.3辅存的种类与技术指标7.6其它辅存设备7.5硬磁盘存储器7.4磁表面存储器工作原理07.1I/O设备概述计算机硬件系统中，除了需要运算器来进行逻辑和算术运算、控制器产生控制信号、存储器来存储当前正在执行的程序和数据外。还需要I/O设备用于输入数据与程序、输出计算机处理后的结果。计算机中，除了CPU和主存外，计算机系统的每一个部分都可以作为一个外围设备来看待。1计算机I/O系统结构CPU主存系统总线I/O接口外存设备控制器I/O接口输出设备控制器I/O接口输入设备控制器系统总线系

2、统总线外围设备为什么不直接和主机相连？2I/O接口的必要性外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题：①速度不匹配②信号格式不匹配③时序不匹配ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪37.3辅存的种类和技术指标辅助存储器用于存放当前不需要立即使用的信息，一旦需要，再和主存成批地交换数据。它作为主存的后备和补充，是主机的外部设备，因此又称为外存储器。辅助存储器的特点是容量大、成本低，通常在断电后仍能保存信息，是“非易失性”存储器。4辅存的分类辅助存储器磁表面存储器

3、构成：将磁性材料沉积在盘片（或带）的基体上形成记录介质，并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出信息。光存储器构成：利用激光束在具有感光特性的表面上存储信息5辅存主要技术指标存储密度单位长度或单位面积磁层表面所存储的二进制信息量。存储容量指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量。寻址时间磁头从启动到找到存储位置的时间称为寻址时间，分成找道时间和等待时间。6①存储密度存储密度分成道密度和位密度，也可以用两者的乘积-面密度表示。对于磁带存储器，则主要用位密度表示。磁道指的是存储在介质表面上的信息的磁化轨迹，磁盘与磁带的磁化轨迹是不同的。柱面

4、在磁盘存储器中，对有多个盘片构成的盘组中，由处于同一半径的磁道组成的一个圆柱面。7磁道柱面道密度：半径方向单位长度磁道数，单位：道/英寸位密度：磁道方向上单位长度记录的二进制位数，单位：位/英寸①存储密度8②存储容量存储容量可以分成非格式容量和格式化容量。非格式化容量指的是磁盘表面可以利用的磁化单元总数。格式化容量指的是按照某种特定格式所能存储信息的总量。是用户真正能使用的容量，约为非格式化容量的60%~70%。9③寻址时间寻址时间包括找道时间和等待时间。找道时间Ts指的是磁头从当前磁道移动到目标磁道的时间，一般以平均找道时间表示。等待时间Tw指的找

5、道完成后，磁头等待读写区域旋转到磁头正下方所需要的等待时间，一般也以平均等待时间表示，平均等待时间为磁盘旋转半圈的时间。10寻址时间理解等待时间Tw找道时间Ts与磁盘转速有关。计算时一般用平均等待时间Twa表示，为磁盘转半圈的时间。显然与磁头的移动速度有关，表示为平均找道时间。旋转情况1：旋转一圈旋转情况2：无需旋转对于磁带，由于每个磁头直接对应一个磁道，无找道时间，需要较长的等待时间11磁盘结构扇区2……扇区n扇区1扇区容量扇区012举例3.5英寸高密度软磁盘存储器共有2个记录面，每面80个磁道，每个磁道18个记录扇区，每个扇区可记录信息512个字

6、节。软磁盘机的转速为每分钟360转（360rpm)，求该软磁盘存储器的容量和平均等待时间。容量：80*2*18*512/1024/1024=1.4MB平均等待时间=(60/360)/2=0.167/2≈83ms137.4磁表面存储器的工作原理磁表面存储器用于是将磁性材料沉积在盘片或塑料带的基体上形成记录介质，并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出数据。常见的磁表面存储器包括硬磁盘存储器、软磁盘存储器、磁带等。具有的优点：①存储容量大、位价格低②记录介质可以重复使用③记录信息可以长期保存而不丢失④非破坏性读出，读出时不需要刷新。14①磁性材

7、料与磁滞回线硬盘上的磁性材料涂层在平时不显磁性，但在外部磁场作用下会被磁化，当外磁场达到一定强度时，磁化出现饱和，此时去掉外磁场后磁性不消失，称为有剩磁。外磁场的方向决定剩磁状态。图中H为磁场强度，B为磁感应强度，Hd为矫顽力。HBHd-Hd+Br-Br两个不同的磁化方向代表数据0和数据1。15基体运动方向磁层写线圈读线圈②磁头的读写原理磁表面存储器在读写时，磁头固定不变，磁层相对磁头作直线运动。磁头是软磁材料(断电后无磁性)的铁芯绕以线圈，通入不同方向电流来写1写0。写1写0e读数据时，磁头和磁化单元做切割磁力线运动，从而在读线圈两端产生感应电势。

8、经过后续处理可读出所存信息。16③磁表面存储器读写原理实际上，磁表面存储器在写入时，还需要其他电路来完成离散